[发明专利]基于三正交方向消失点的摄像机自标定方法

摘要

本发明涉及一种基于三正交方向消失点的摄像机自标定方法。在三正交方向消失点的基础上，推导了三正交方向消失点与摄像机矩阵以及内参数矩阵之间的联系。针对5参数摄像机模型，提出了一种基于三正交方向消失点的摄像机标定算法。求解三正交方向消失点坐标，根据消失点与摄像机矩阵的联系求解比例因子，建立关于摄像机内参数的约束方程，线性求解摄像机5个内参数。本发明只需两幅视图即可实现摄像机内参数的全部求解。利用本发明中的标定方法可以实现全自动标定，减少了标定过程中由测量引起的误差。

主权项

一种基于三正交方向消失的摄像机自标定方法，其特征在于：在固定的摄像机参数下，拍摄两幅包含三正交直线的场景(通常采用立方体)，其中一个视角垂直于立方体的某个平面，另一个视角可以为任意角度，即可实现摄像机自标定，具体步骤包括：求解三正交方向消失点，求解三正交消失点坐标与摄像机矩阵前三列之间的比例因子，求解绝对二次曲线的像ω*，求解摄像机内参数矩阵K；(1)求解三正交方向消失点的坐标设三条相互垂直直线及其与其平行的直线L1，L′1，L2，L′2和L3，L′3在第二副图像上的像l1，l′1，l2，l′2和l3，l′3，利用射影不变性，有 p 1 = l 1 × l 1 ′ p 2 = l 2 × l 2 ′ p 3 = l 3 × l 3 ′ , 其中p1，p2，p3即为三正交方向消失点坐标；(2)求解三正交消失点坐标与摄像机矩阵前三列之间的比例因子首先通过两幅视图之间特征点的对应关系确定出摄像机相对运动参数矩阵[R T]，设R31，R32，R33为R第三行的三个元素，摄像机矩阵为P＝K[R T]，其中K为摄像机内参数矩阵，令H＝KR，同时H＝[R31p1 R33p3 R32p2]；(3)求解对偶绝对二次曲线的像ω*对偶绝对二次曲线的像由下式获得ω*＝HHT＝KRRTKT＝KKT；(4)求解摄像机内参数矩阵K当对ω*进行Cholesky分解，并将最后一个元素进行归一化处理得到摄像机内参数矩阵K。